第10章PCB自动布局和布线
《自动布局布线》课件
探索自动布局布线的奇妙世界，帮助你提高电路板或芯片的性能，节省时间， 减少错误。
什么是自动布局布线?
自动布局布线是一种方法，用于自动为电路板或芯片设计最佳电线布局。
为什么需要自动布局布线?
手动布线耗时且容易出错，而自动布局布线可以节省时间、减少错误，并提 高电路板或芯片的性能。
2 准确性
避免人为错误，提高电路板或芯片的性能。
4 高效
节省时间，快速完成布线任务。
自动布局布线的挑战
算法复杂度高
处理大规模网络布线的算法复杂度较高。
异常情况处理
对输入异常情况的处理较困难，需要更精细的算法设计。
CPU处理限制
处理大规模网络布线时，仅依靠CPU很难满足要求。
结论
自动布局布线能够帮助我们节省时间、减少错误，并提高电路板或芯片的性 能。
自动布局布线的流程，为后续布线准备。
2
网络构建
将电路元件在网格中建立连接，形成网络。
3
优化网络
对网络进行优化，使其满足性能要求。
4
生成布线
根据优化后的网络，生成最佳的电线布局。
自动布局布线的优势
1 自动化
提高效率，减少人工工作量。
3 可重复性
保持一致的布线质量。
尽管自动布局布线还面临一些挑战，但随着技术发展，我们可以期待它在未 来发挥更大的作用。
技能训练十印制电路板的自动布线与调整
在这里可以修改流水号，也可根据需要，修改对话框中文字 标注的内容、字体、大小、位置及放置方向等
图 8.186 “文字标注属性”对话框
2．自动更新流水号 执行选单命令 Tools\Re-Annotate，系统将弹出如图 8.187 所示的“选择流水号方式”对话框。
表示先按横坐标从左到右，然后 再按纵坐标从下到上编号 。
(7)重复(2)～(7)的操作，同样可对底层进行敷铜。
5 文字标注的调整
在进行自动布局时，元器件封装的标号以及注释等 将被自动放置到 PCB 上。在进行了手动布线调整后， 需要对文字标注进行调整，使 PCB 更加美观。
1．手动更新文字标注
移动光标，将光标指向需要调整的文字标注，然后 双击鼠标，弹出如图 8.186 所示的“文字标注属性”对 话框。
图 8.174 完成的 PCB 顶层布线图
(8)然后按数字键盘上的 * 键切换到底层。接着在 底层完成剩余的布线。最后按两次 Esc 键或单击鼠标右 键两次退出放置导线状态。如图 8.175 所示为完成手动 布线的 PCB 图。
图 8.175 完成手动布线的 PCB 图
手动布线的注意事项：
(1)单击鼠标左键(或按 ENTER 键)，放置实心颜 色的导线段。空心线段表示导线的 look-ahead 部分，放 置好的导线段和所在的层颜色一致。
第二段(连接在光标上)称作 look-ahead 段，为空心 线，这一段允许预先查看好你要放的下一段导线的位置 以便很容易地绕开障碍物，并且一直保持初始的 45 或 90 。
(5)将光标放在 C1 的 2 号焊盘的中间，然后单击鼠 标左键或按 ENTER 键，此时第一段导线变为红色，表 示它已经放在顶层了。
6 补泪滴处理
如何实现PCB高效自动布线
如何实现PCB高效自动布线如何实现PCB高效自动布线如何实现PCB高效自动布线1、确定PCB的层数电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。
如果设计要求使用高密度球栅数组（BGA）组件，就必须考虑这些器件布线所需要的最少布线层数。
布线层的数量以及层叠（stack-up）方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。
板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度，实现期望的设计效果。
多年来，人们总是认为电路板层数越少成本就越低，但是影响电路板的制造成本还有许多其它因素。
近几年来，多层板之间的成本差别已经大大减小。
在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布，以避免在设计临近结束时才发现有少量信号不符合已定义的规则以及空间要求，从而被迫添加新层。
在设计之前认真的规划将减少布线中很多的麻烦。
2、设计规则和限制自动布线工具本身并不知道应该做些什幺。
为完成布线任务，布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。
不同的信号线有不同的布线要求，要对所有特殊要求的信号线进行分类，不同的设计分类也不一样。
每个信号类都应该有优先级，优先级越高，规则也越严格。
规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响以及层的限制，这些规则对布线工具的性能有很大影响。
认真考虑设计要求是成功布线的重要一步。
3、组件的布局为最优化装配过程，可制造性设计（DFM）规则会对组件布局产生限制。
如果装配部门允许组件移动，可以对电路适当优化，更便于自动布线。
所定义的规则和约束条件会影响布局设计。
在布局时需考虑布线路径（routingchannel）和过孔区域。
这些路径和区域对设计人员而言是显而易见的，但自动布线工具一次只会考虑一个信号，通过设置布线约束条件以及设定可布信号线的层，可以使布线工具能像设计师所设想的那样完成布线。
4、扇出设计。
10 振荡器和积分器原理图和PCB图自动布局、自动布线
图10-1（b）振荡器和积分器PCB图三、实验步骤1.启动 Protel 99 SE ，创建新的原理图文件。
2.设置图纸为 A4。
3.添加元件库。
如SiM.ddb，Miscellaneous Devices. lib。
4.放置仿真元件。
所用元件及所属元件库均列于表10。
表 105.元件属性设置。
（1）在元件未固定前，按下Tab键,进入元件属性设置窗。
在属性窗口内，单击“Attributes”标签，设置元件序号、大小或型号。
（2）参照表10-1在“Footprint”栏填入各元件封装。
6.连线。
用“Wiring Tools”工具栏中的“画线”工具把各元件连接起来。
7.放置节点。
8. 放置网络标号。
如图10-1(a)所示，分别放置“OUT1、OUT2”两个网络标号。
9. 添加标注文字。
10. 执行电气法检查（ERC），找出并纠正电路图中可能存在的缺陷。
11.利用PCB向导生成包含布线区的印制板文件。
操作过程如下：（1）在Protel99 SE 状态下，单击“File”菜单下的“New”命令，然后在如图10-2（1）中所示的窗口直接双击“P rint Circuit Board Wizard”（印制电路板向导）文件图标，即可弹出如图10-2（2）所示的PCB生成向导。
（2）参照图10-2（3）至10-2（10），单击“Next”按钮，选择印制板尺寸参数，确定印制板信号层，选择过孔类型，选择多数元件封装形方式，设置布线规则等。
完成印印制板导入提示，生成的印制板边框如图10-3所示。
单击保存。
（3）右键单击PCB浏览窗内的“PCB1.PCB”文件，关闭、改名后，再单击文件打开。
图10-2（1）创建PCB文件向导图10-2（2）图10-2（3）图10-2（4）图10-2（5）图10-2（6）图10-2（7）图10-2（8）图10-2（9）图10-2（10）图10-3 Protel99 SE印制板编辑窗口12.通过“更新”方式生成PCB文件。
PCB布局、布线基本规则
PCB布局、布线基本规则（PCB）又被称为印刷电路板(Printed Circuit Board)，它可以实现（电子元器件）间的线路连接和功能实现，也是（电源电路）设计中重要的组成部分。
今天就将以本文来介绍PCB板布局布线的基本规则。
元件布局基本规则按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时（数字电路）和（模拟）电路分开;2.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm 内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围3.5mm(对于M2.5)、4mm(对于M3)内不得贴装（元器件）;卧装电阻、电感(插件)、电解（电容）等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路;元器件的外侧距板边的距离为5mm;贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;金属壳体元器件和金属件(屏蔽盒等)不能与其它元器件相碰，不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于2mm。
定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm;发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布;（电源）插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。
特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。
电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔;其它元器件的布置：所有IC元件单边对齐，有极性元件极性标示明确，同一印制板上极性标示不得多于两个方向，出现两个方向时，两个方向互相垂直;10、板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于8mil(或0.2mm);11、贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。
重要（信号）线不准从插座脚间穿过;12、贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致;13、有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。
元件基本布线规则1、画定布线区域距PCB板边≤1mm的区域内，以及安装孔周围1mm内，禁止布线;2、电源线尽可能的宽，不应低于18mil;信号线宽不应低于12mil;（cpu）入出线不应低于10mil(或8mil);线间距不低于10mil;3、正常过孔不低于30mil;4、双列直插：焊盘60mil，孔径40mil;1/4W电阻：51*55mil(0805表贴);直插时焊盘62mil，孔径42mil;无极电容：51*55mil(0805表贴);直插时焊盘50mil，孔径28mil;5、注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环走线。
pcb自动布线设置_设置线间距与宽度设置_pcb布局布线技巧
pcb自动布线设置_设置线间距与宽度设置_pcb布局布线技巧什么是布线布线意思是元器件间导线连接的布置，先布好线，将导线穿过有电气连接的引脚所在的孔，这样可以在焊接元件的同时，实现元件间的连接。
布线技巧在制作单片机的实验板时，焊位数码管时1引脚，要分别用导线引出来，接到I/O 口，管脚间距很小，对于初学者真是一大挑战。
第一次焊的时候，先把4位数码管焊在了板上，再分别在12根引脚上焊导线，这时就很麻烦了，不光在引脚上焊导线麻烦，而且走线时，也很麻烦，因为数码管的a~h并不是顺序排列的。
走线就很容易交叉。
后来想了一下，可以先布线，再焊元件，这样就很简单，很迅速了，布线具体操作先布好线，将导线穿过有电气连接的引脚所在的孔，这样可以在焊接元件的同时，实现元件间的连接。
对于引脚比较多，引脚间距小，比较密集的电子元件，如数码管等，这时一定要先将线布好后再焊元件，否则在元件密集的引脚上焊接导线很麻烦的。
这类元件一定先在万用板（面包板）上把导线先穿过引脚所在的孔，在其他地方用点焊锡把导线固定在板上。
这里可以选比较细的铜丝做导线，直接找一根由细铜丝绕成的电线，剥去绝缘皮就是现成的细铜丝导线。
将电子元件插入，在引脚上焊锡即可。
◆高频数字电路走线细一些、短一些好◆大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离（隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2ＫＶ时板上要距离2mm，在此之上以比例算还要加大，例如若要承受３ＫＶ的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在 3.5ｍｍ以上，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。
）◆两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。
◆走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角同是地址线或者数据线，走线长度差异不要太大，否则短线部分要人为走弯线作补偿◆走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB。
第10章PCB自动布局和布线
•物理 边界
•电气 边界
•图10.4 绘制 电路板的电
气边界
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第10章PCB自动布局和布线
• 10.2.4 使用向导生成电路板 • ① 执行File|New命令，在弹出的对话框中选择Wizards选
如图10.16所示。
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•图10.16 二极管的SCH元件与PCB元件
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•② 三极管元件：以NPN型三极管为例，如图10.17所示。
•
引脚编号1 2 3
123
123
•
对应极 B C E
EBC
EBC
• （a）
(b)
(c)
•
图10.17 三极管的SCH元件与PCB元件
•电路板的宽度 •电路板的高度
•电路板的形状为矩形
•电路板的形状为圆 形 •自定义电路板形状
•电气边界所在层 •物理边界和尺寸标注所在层
•电路板边界走线宽度 •尺寸标注宽度
•物理边界与电气边界的距离 •是否显示标题栏 •是否显示刻度尺 •是否显示图例字符 •是否显示尺寸标注
•是否在电路板四个角开口 •是否在电路板内部开口
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• 如果在图10.8中的Title Block项被选中，系统将弹出如图 10.9所示的对话框。
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•公司名称 •电路板编号
•第一设计者 •联系电话
•第二设计者 •联系电话
•设计名称
PCB自动布线方法和操作技巧
一、PCB自动布线的设计方法和步骤1. 新建一个工程，设计好原理图2. 新建一个PCB文件（用向导）3. 设置环境参数：（1）设置栅格尺寸；（2）设置板层4. 自动布线前的准备（1）Design—Update PCB Document PCB（2）Validate Change 校验改变（3）Execute Change 执行更新（4）Close5. 元件的预布局（1）将PCB板右下方的图，移到PCB板中；（2）布置元件位置；（3）Locked某些元器件6. 元件的自动布局Tools—Component Placement—Auto Place7. 自动布线（1）Auto Route—Setup（2）选Default 2 Layer Board（3）Edit Rules 设置线宽Routing—With—With 设置为20mil（4）运行自动布线Auto Route—ALL Route ALL 8. 修改调整二、PCB布线操作技巧1、转换单位：在PCB中View---Toggle Units2、查看元器件封装：在SCH中Tools---Footprint manager3、元件对齐：在PCB中选中元件，点右键—Align—选择对齐方式的符号4、设计规则检查：在PCB中Tools---design rule check给出错误报告5、刷新：在PCB中View---Refresh（如显示有断线，可显示完整）以下是PCB布线操作：6、全部重新布线：Tools---Un-Rout---All 变为飞线7、网络布线：Auto Rout---Net（光标为十字，选中网络）8、撤销网络布线：Tools---Un-Rout---Net9、单根布线：Auto Rout--- connection10、面积布线：Auto Rout---Area11、元件布线：Auto Rout---Component12、验证PCB设计：Tools—Design Rule Ckeck单击Run Design Rule Ckeck。
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⑨ 单击Next按钮，弹出是否作为模板保存的对话框，如图 10.14所示。如果选择此项，再输入模板名称和模板的文 字描述。
图10.14 保存为模板文件
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10.5.6 手工调整元件布局
10. 6 自动布线
10.6.1 规则的适用范围 10.6.2 设置自动布线规则 10.6.3 保护预布线 10.6.4 运行自动布线
10.6.5 生成测试点（Testpoint）
10.6.6 DRC校验
10.7 手工调整布线
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Minimum Track Size：设 置最小的导线尺寸。 Minimum Via Width：设 置最小的过孔外径直径。 Minimum Via HoleSize： 设置过孔的内径直径。 Minimum Clearance：设 置相邻走线的最小间距。
图10.13 设置最小的尺寸限制
是否在电路板四个角开口
是否在电路板内部开口
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图10.8（a） 自定义电路板的参数设置
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设置完成后，系统将弹出几个有关电路板尺寸参数设置的 对话框，对所定义的电路板的形状、尺寸加以确认或修改，如 图10.8（b）和10.8（c）所示。
图10.12（a）选择表面粘贴 式元件时的设置
图10.12（b）选择针脚式元件时的设置
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⑧ 单击Next按钮，将弹出如图10.13所示的对话框，可设置最 小的导线宽度、最小的过孔尺寸和相邻走线的最小间距。 这些参数都会作为自动布线的参考数据。设置参数如下：
⑦ 单击Next按钮，将弹出如图10.12（a）所示的对话框，可设置将要使用 的布线技术；针脚式元件和表面粘贴式元件哪一个较多。如选择表面粘 贴式元件（Surface-mount components），还要设置元件是否在电路板 的两面放置，如图10.12（a）所示；如选择针脚式元件（Through-hole components），还要设置在两个焊盘之间穿过导线的数目，如图10.12 （b）所示，有One Track、Two Track和Three Track三个选项。
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② 选择Print Circuit Board Wizard（印刷电路板向导）图标， 单击OK按钮，将弹出如图10.6所示的对话框。
图10.6 电路板向导
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10.4.1 直接装入网络表文件
10.4.2 利用同步器装入网络表和元件
10. 5 元件的自动布局
10.5.1 设置自动布局的有关参数 10.5.2 设置布局设计规则 10.5.3 手工定位元件
10.5.4 自动布局
10.5.5 网络密度分析
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图10.16 二极管的SCH元件与PCB元件 PCB自动布局与布线 广西工业职业技术学院
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④ 选择Custom Made Board项，单击Next按钮，系统弹出设 定电路板相关参数的对话框，如图10.8（a）所示。
电路板的形状为矩形 电路板的形状为圆 形 自定义电路板形状
电路板的宽度 电路板的高度 电气边界所在层 物理边界和尺寸标注所在层 电路板边界走线宽度 尺寸标注宽度 物理边界与电气边界的距离 是否显示标题栏 是否显示刻度尺 是否显示图例字符 是否显示尺寸标注
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⑥ 单击Next按钮，将弹出如图10.11所示的对话框，可设置过孔 的类型（穿透式过孔、盲过孔和隐藏过孔）。对于双层板， 只能使用穿透式过孔。
图10.11 设置过孔类型
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10.2.2 在机械层确定电路板的物理边界 10.2.3 在禁止布线层确定电路板的电气边界
10.2.4 使用向导生成电路板
10.3 PCB元件库
10.3.1 PCB元件库与SCH元件库的区别 10.3.2 装载PCB元件库
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本章重点：
1 自动布局和自动布线的规则设置 2 自动布局和自动布线的基本方法 3 手工调整布线的方法 4 加宽电源线和地线的几种方法 5 印刷电路板图的单层显示 6 创建PCB项目元件封装库
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Protel 99SE---黄飞 第10章 PCB自动布局与布线 10.1 根据原理图创建网络表
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③ 单击Next按钮，将弹出如图10.7所示的选择预定义标准板对 话框。在列表框中可以选择系统已经预先定义好的板卡类型。 如选择Custom Made Board，则设计作者自行定义电路板的 尺寸等参数。
图10.7 选择电路板模板
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物理边界四个顶点的坐标值为：（0，0）、（1800，0）、 （1800，1500）和（0，1500）。绘制好的电路板物理边界如图 10.3所示。
图10.3 绘制电路板的物理边界
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物理边 界
电气 边界
图10.4 绘制 电路板的电 气边界
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10.2.4 使用向导生成电路板 ① 执行File|New命令，在弹出的对话框中选择Wizards选项 卡，如图10.5所示。
图10.5 新建PCB文件的Wizards选项卡
10.2 电路板的划
10.2.1 确定电路板的工作层 因为采用双层板，一般应具有如下的工作层： 顶层（TopLayer）：放置元件并布线。 底层（BottomLayer）：布线并进行焊接。 顶层丝印层（TopOverlay）：放置元件的轮廓、标注及 一些说明文字。 多层（MultiLayer）：用于显示焊盘和过孔。
⑩ 单击Next按钮，弹出完成对话框，单击Finish按钮结 束生成电路板的过程，如图10.15所示，该电路板已经 规划完完毕。
电路板 边界
刻度尺
图例 字符
标注 尺寸 标题 栏
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图10.15 利用向导生成的PCB
Protel 99SE---黄飞 第10章 PCB自动布局与布线 10.3 PCB元件库
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机械层4（Mechanical 4）：用于确定电路板的物理边 界,也就是电路板的边框。 禁止布线层（KeepOutLayer）：用于确定电路板的电 气边界。 10.2.2 在机械层确定电路板的物理边界 1. 创建机械层 执行菜单命令Design|Mechanical Layers，在弹出的对话 框中，选取Mechanical 4（机械层4），层的名称采用默认值， 并选取Visible（可见）和Display In Single Layer Mode（单层 显示时在各层显示）两个复选框。创建机械层后，在PCB文 件工作窗口的下方出现Mechanical4标签。 2. 确定电路板的物理边界 电路板的物理尺寸为长1800mil，高1500mil。在机械层4 绘制电路板的物理边界。
10.7.1 调整布线
10.7.2 添加电源/地的输入端与信号的输出端 10.7.3 电源线/接地线的加宽 10.7.4 文字标注的调整与添加 10.7.5 放置螺丝孔
10.7.6 单层显示
10.8 PCB的3D预览功能
10.9 创建项目元件封装库
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10.2.3 在禁止布线层确定电路板的电气边界 电路板的电气边界，是指在电路板上设置的元件布局和 布线的范围。 电气边界一般定义在禁止布线层上。 电路板的电气边界可以稍大于物理边界，如电气边界距 离物理边界50mil。 把当前层切换为Keep Out Layer，绘制电气边界。
本章以图10.1所示电路为例，介绍印刷电路板自动布局和 自动布线的方法。
图10.1 电路原理图
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新建一个设计数据库，命名为 scb.ddb。在其Document 文件夹下，建立名称为scb.sch的电路原理图文件，绘制图 10.1所示电路原理图。在原理图编辑器下，选择菜单命令 Design|Create Netlist，用来生成网络表文件，网络表文件的 默认名称为。